ES2206936T3 - CELLULOSE MICROFIBER. - Google Patents

CELLULOSE MICROFIBER.

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ES2206936T3
ES2206936T3 ES98925319T ES98925319T ES2206936T3 ES 2206936 T3 ES2206936 T3 ES 2206936T3 ES 98925319 T ES98925319 T ES 98925319T ES 98925319 T ES98925319 T ES 98925319T ES 2206936 T3 ES2206936 T3 ES 2206936T3
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cellulose
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solution
spinning
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Eduard Mulleder
Christoph Schrempf
Hartmut Ruf
Wilhelm Feilmair
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Lenzing AG
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Lenzing AG
Chemiefaser Lenzing AG
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE FIBRAS CELULOSICAS, DISOLVIENDOSE LA CELULOSA MEDIANTE UN OXIDO DE AMINA ACUOSO TERCIARIO EN UNA SOLUCION HILABLE, HILANDO ESTA SOLUCION MEDIANTE EL EMPLEO DE UNA TOBERA DE HILAR EN FILAMENTOS E INTRODUCIENDO LOS FILAMENTOS EN UN BAÑO DE PRECIPITACION EXTENDIENDOLOS POR UNA RENDIJA DE AIRE, A FIN DE PRECIPITAR LA CELULOSA DISUELTA, CARACTERIZADO PORQUE PARA EL HILADO SE UTILIZA UNA SOLUCION QUE PRESENTA MENOS DE UN 0,20% EN MASA, ESPECIALMENTE MENOS DE UN 0,05% EN MASA REFERIDO A LA MASA DE LA SOLUCION, DE CELULOSA CON UN PESO MOLECULAR DE, COMO MINIMO, 5X10 5 Y PORQUE EL AIRE EN LA RENDIJA DE AIRE PRESENTA UNA HUMEDAD DE MENOS DE 5 G DE AGUA POR KG DE AIRE.THE INVENTION REFERS TO A PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF CELLULOSE FIBERS, THE CELLULOSE DISSOLVING THROUGH A TERTIARY AQUAIN AMINE OXIDE IN A HILABLE SOLUTION, SPINNING THIS SOLUTION THROUGH THE USE OF A THREADING THREAD IN A FILAMENT FILAMENT PRECIPITATION EXTENDING THEM BY AN AIR PERFORMANCE, IN ORDER TO PRECIPITATE THE DISSOLVED CELLULOSE, CHARACTERIZED BECAUSE FOR THE THREADING A SOLUTION IS USED THAT PRESENTS LESS THAN 0.20% IN MASS, ESPECIALLY LESS THAN 0.05% IN MASS REFERRED TO MASS OF THE SOLUTION, CELLULOSE WITH A MOLECULAR WEIGHT OF, AT A MINIMUM, 5X10 5 AND BECAUSE THE AIR IN THE AIR RENDER PRESENTS A HUMIDITY OF LESS THAN 5 G OF WATER PER KG OF AIR.

Description

Microfibra celulósica.Cellulosic microfiber.

La presente invención hace referencia a un procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas, a cuyo efecto la celulosa se disuelve en un aminóxido terciario acuoso formando una solución hiladiza, esta solución se hila en filamentos utilizando una hilera, y los filamentos se llevan a un baño de precipitación con estiraje a través de una rendija de aire, para precipitar la celulosa disuelta.The present invention refers to a procedure for the manufacture of cellulosic fibers, at whose cellulose effect dissolves in an aqueous tertiary aminoxide forming a spinning solution, this solution is spun into filaments using a row, and the filaments are taken to a bath of precipitation with stretching through a slit of air, to precipitate the dissolved cellulose.

Como alternativa al procedimiento de viscosa se han descrito en los últimos años una serie de procedimientos en los que la celulosa se disuelve, sin formación de un derivado, en un disolvente orgánico, una combinación de un disolvente orgánico con sal inorgánica o en soluciones salinas acuosas. A las fibras de celulosa que se fabrican a base de dichas soluciones se les asignó por la BISFA (Oficina Internacional para la Estandarización de las Fibras Sintéticas) el nombre genérico Lyocell. Como Lyocell se define por la BISFA una fibra de celulosa que se obtiene por un procedimiento de hilatura de un disolvente orgánico. Como "disolvente orgánico" entiende la BISFA una mezcla de un producto químico orgánico y agua.As an alternative to the viscose procedure, have described in recent years a series of procedures in the that cellulose dissolves, without formation of a derivative, in a organic solvent, a combination of an organic solvent with inorganic salt or in aqueous salt solutions. To the fibers of Cellulose that are manufactured based on such solutions were assigned by BISFA (International Bureau for Standardization of Synthetic Fibers) the generic name Lyocell. How Lyocell gets defines by BISFA a cellulose fiber that is obtained by a Spinning process of an organic solvent. How "organic solvent" means BISFA a mixture of a Organic chemical and water.

Sin embargo, hasta hoy se ha impuesto sólo un único procedimiento para la fabricación de una fibra de celulosa del género Lyocell hasta la realización industrial, y éste es, en realidad, el procedimiento de aminóxido. En este procedimiento se utiliza como disolvente preferentemente N-metilmorfolina-N-óxido (NMMO). Para el objeto de la presente descripción se utilizará para el concepto "aminóxidos terciarios" la abreviatura "NMMO", para lo cual NMMO corresponde también, además, al N-Metilmorfolina-N-óxido, utilizado preferentemente en la actualidad.However, until today only one only procedure for the manufacture of a cellulose fiber from the genus Lyocell until industrial realization, and this is, in Actually, the aminoxide process. In this procedure you preferably used as solvent N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO). For the purpose of this description, it will be used for concept "tertiary amino acids" the abbreviation "NMMO", for which NMMO also corresponds, in addition, to N-Methylmorpholine-N-oxide, used preferably today.

Los aminóxidos terciarios se conocen desde hace tiempo como disolventes alternativos de la celulosa. De la patente estadounidense US-PS 2,179,181 se conoce como ejemplo que los aminóxidos terciarios son capaces de disolver sin derivatización la celulosa química de primera calidad y que de estas soluciones se pueden obtener, por precipitación, piezas moldeadas celulósicas como fibras. En las patentes estadounidenses US-PS 3,447,939, 3,447,956 y 3,508,941 se describen otros procedimientos para la fabricación de soluciones celulósicas, para lo cual se utilizan preferentemente aminóxidos cíclicos como disolventes. En todos estos procedimientos se disuelve físicamente la celulosa a altas temperaturas.Tertiary amino acids have been known for a long time. time as alternative solvents of cellulose. Of the patent US-PS 2,179,181 is known as example that tertiary amino acids are able to dissolve without chemical cellulose derivatization of first quality and that of these solutions can be obtained, by precipitation, parts cellulosic molded as fibers. In US patents US-PS 3,447,939, 3,447,956 and 3,508,941 are described other procedures for the manufacture of cellulosic solutions, for which cyclic aminoxides are preferably used as solvents In all these procedures it dissolves physically Cellulose at high temperatures.

En la patente europea EP-A-0 356 419 de la solicitante se describe un procedimiento que, preferentemente, se realiza en un aparato de tratamiento de película delgada en el que una suspensión de celulosa triturada extendida en forma de una capa fina en un aminóxido terciario acuoso, se transporta por una superficie calefactora para lo cual la superficie de esta capa fina se somete a un vacío. En el transporte de la suspensión por la superficie calefactora se evapora agua y la celulosa se puede disolver de modo que de la extrusora de la película se descarga una solución de celulosa hiladiza.In the European patent EP-A-0 356 419 of the applicant is describes a procedure that is preferably performed in a thin film treatment apparatus in which a suspension of crushed cellulose extended in the form of a thin layer in a aqueous tertiary aminoxide, is transported on a surface heating for which the surface of this thin layer is subjected to a vacuum In the transport of the suspension by the surface water evaporates water and cellulose can dissolve so that from the film extruder a solution of hilarious cellulose.

Se conocen procedimientos para hilar soluciones de celulosa, por ejemplo, de la patente europea EP-A-0 671 492 y de la patente europea EP-A-0 659 219 de la solicitante. Para ello se extruye la solución de hilado por una hilera en forma de filamentos que se conducen por una rendija de aire a un baño de precipitación en el que precipita la celulosa. En la rendija de aire los filamentos se estiran. Este procedimiento es conocido en general como procedimiento de hilatura en seco/por vía húmeda.Procedures for spinning solutions are known of cellulose, for example, of the European patent EP-A-0 671 492 and patent European EP-A-0 659 219 of the applicant. For this, the spinning solution is extruded by a row in the form of filaments that are driven by a slit of air to a precipitation bath in which cellulose precipitates. In the air slit the strands are stretched. This procedure is generally known as dry spinning method / via wet

La WO 95/02082 de la solicitante describe también un procedimiento de hilatura en seco/por vía húmeda. En este procedimiento se utiliza aire de refrigeración a una temperatura entre 10ºC y 60ºC. La humedad del aire de refrigeración conducido es por kilogramo entre 20 g H_{2}O y 40 g H_{2}O.Applicant's WO 95/02082 also describes a dry / wet spinning process. In this procedure is used cooling air at a temperature between 10ºC and 60ºC. The humidity of the conducted cooling air is per kilogram between 20 g H2O and 40 g H2O.

La WO 94/28218 propone en general la utilización de hileras de 500 a 100.000 agujeros. La temperatura del aire de refrigeración es entre 0ºC y 50ºC. El experto en la materia puede deducir de esta literatura que la humedad es entre 5,5 g H_{2}O y 7,5 g H_{2}O por kilo de aire. Esto crea un clima relativamente seco en la rendija de aire.WO 94/28218 proposes in general the use of rows of 500 to 100,000 holes. The air temperature of refrigeration is between 0ºC and 50ºC. The person skilled in the art can deduce from this literature that the humidity is between 5.5 g H2O and 7.5 g H2O per kilo of air. This creates a relatively climate. Dry in the air gap.

También la WO 96/17118 se ocupa del clima en la rendija de aire, para lo cual se establece que el clima debería ser lo más seco posible, es decir, 0,1 g H_{2}O hasta 7 g H_{2}O por kilogramo de aire, para una humedad relativa de menos del 85%. Como temperatura del aire de refrigeración se propone 6ºC hasta 40ºC.WO 96/17118 also deals with the climate in the air gap, for which it is established that the weather should be as dry as possible, i.e. 0.1 g H2O up to 7 g H2O per kilogram of air, for a relative humidity of less than 85%. As a cooling air temperature, 6ºC is proposed up to 40 ° C

Lo mismo se puede deducir de la WO 96/18760, que propone una temperatura de la rendija de aire entre 10ºC y 37ºC y una humedad relativa del 8,2% hasta el 19,3%, lo cual significa 1 g H_{2}O hasta 7,5 g H_{2}O por kilogramo de aire.The same can be deduced from WO 96/18760, which proposes an air gap temperature between 10ºC and 37ºC and a relative humidity of 8.2% to 19.3%, which means 1 g H2O up to 7.5 g H2O per kilogram of air.

La WO 96/21758 también se ocupa del clima a ajustar en la rendija de aire para lo cual se propone un soplado en dos escalones con distinto aire de refrigeración, y en la que en la zona superior de la rendija de aire se sopla con aire menos húmedo y más frío.WO 96/21758 also deals with climate a adjust in the air gap for which a blow is proposed in two steps with different cooling air, and in which in the upper area of the air gap is blown with less humid air and colder

La patente europea EP-A-0 648 808 describe un procedimiento para el moldeo de una solución de celulosa, para lo cual los componentes celulósicos de la solución contienen un primer componente de una celulosa con un grado de polimerización promedio (DP) de 500 a 2000 y un segundo componente de una celulosa con un DP de menos del 90% del DP del primer componente en la zona de 350 a 900. La proporción en peso del primer componente con respecto al segundo componente debe ser de 95:5 hasta 50:50.European patent EP-A-0 648 808 describes a procedure for molding a cellulose solution, for which cellulosic components of the solution contain a first component of a cellulose with an average degree of polymerization (DP) from 500 to 2000 and a second component of a cellulose with a DP of less than 90% of the DP of the first component in the 350 zone to 900. The proportion by weight of the first component with respect to the Second component should be from 95: 5 to 50:50.

Se conoce que en el procedimiento de aminóxido se pueden fabricar sólo con dificultad fibras de un título menor que 1,7 dtex.It is known that in the aminoxide process they can only manufacture fibers with a lower grade than 1.7 dtex

La invención tiene el cometido de poner a disposición un procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas a cuyo efecto se disuelve la celulosa en un aminóxido terciario acuoso en forma de una solución hiladiza, esta solución se hila en filamentos utilizando una hilera, y los filamentos se introducen en un baño de precipitación a través de una rendija de aire y con estiraje, para precipitar la celulosa disuelta, cuyo procedimiento permite fabricar fibras de un título de un máximo de 1 dtex o inferior. Estas fibras se denominan microfibras ("Lexikon der Textilveredelung" ("Enciclopedia del Acabado Textil"), H.K. Rouette, tomo 2, páginas 1250 ss; 1995; Laumann'sche Verlagsgesellschaft, ISBN 3-87466-228-4). La invención se plantea especialmente el cometido de poner a disposición fibras cortas del género Lyocell de un título de máximo o bien menor de 1 dtex.The invention has the task of putting provision of a fiber manufacturing process cellulosics for which cellulose dissolves in an aminoxide aqueous tertiary in the form of a hilarious solution, this solution is  spin in filaments using a row, and the filaments are enter a precipitation bath through a slit of air and with stretching, to precipitate the dissolved cellulose, whose procedure allows to manufacture fibers of a title of a maximum of 1 dtex or lower These fibers are called microfibers ("Lexikon der Textilveredelung "(" Encyclopedia of Textile Finishing "), H.K. Rouette, volume 2, pages 1250 ss; nineteen ninety five; Laumann'sche Verlagsgesellschaft, ISBN 3-87466-228-4). The invention especially raises the task of putting arrangement of short fibers of the genus Lyocell of a maximum title or less than 1 dtex.

Este objetivo se alcanza según la invención porqueThis objective is achieved according to the invention. why

(a) para hilar se emplea una solución, que presenta menos del 0,20% en masa, en especial, menos del 0,05% en masa, referido a la masa de la solución, celulosa de un peso molecular de un mínimo de 5x10^{5}, y(a) for spinning a solution is used, which it has less than 0.20% by mass, especially less than 0.05% in mass, referred to the mass of the solution, cellulose of a weight molecular of a minimum of 5x105, and

(b) el aire en la rendija de aire presenta un contenido en humedad inferior a 5 g de agua/kg de aire.(b) the air in the air gap has a moisture content less than 5 g of water / kg of air.

Las moléculas de celulosa de un peso molecular mínimo de 5x10^{5} se designan para los fines de la presente descripción y reivindicaciones de patente como "de cadena larga".Cellulose molecules of a molecular weight minimum of 5x105 are designated for the purposes of the present description and patent claims as "chain long. "

Sorprendentemente se ha demostrado que combinando las disposiciones que más arriba se indican (a) y (b) se pueden fabricar microfibras de un título inferior a 1 dtex. Al utilizar la solución especificada en la disposición (a) repercute el contenido en humedad en la hilabilidad en tanto que ésta resulta mejor cuanto menor sea el contenido en humedad del aire en la rendija de aire.Surprisingly it has been shown that by combining the provisions indicated above (a) and (b) can be manufacture microfibers of a title less than 1 dtex. When using the solution specified in provision (a) impacts the content in moisture in the spinnability while this is better when lower the moisture content of the air in the slit of air.

Esto se manifiesta de forma especialmente intensa al soplar los filamentos extruídos con aire seco, o sea, un aire con un contenido en humedad del 0%. En estas condiciones se pueden fabricar fibras de un título de hasta 0,30 dtex. La misma celulosa al soplar con aire húmedo (más de 30 g H_{2}O/kg de aire) no se puede transformar en fibras de un título de 1,7 dtex.This manifests itself in an especially intense way. when blowing the extruded filaments with dry air, that is, an air with a moisture content of 0%. Under these conditions you can manufacture fibers with a title of up to 0.30 dtex. The same cellulose when blowing with humid air (more than 30 g H2O / kg of air) It can transform into fibers of a 1.7 dtex title.

Un acondicionamiento preferido del procedimiento según la invención está caracterizado porque los filamentos se soplan con aire, inmediatamente después de que han abandonado la hilera, porque este aire presenta un contenido en humedad menor de 5 g de agua/kg de aire.A preferred conditioning of the procedure according to the invention is characterized in that the filaments are they blow with air, immediately after they have left the row, because this air has a moisture content of less than 5 g of water / kg of air.

En el procedimiento según la invención se emplea aminóxido terciario preferentemente N-metil-morfolina-N-óxido.The method according to the invention is used tertiary aminoxide preferably N-methyl-morpholine-N-oxide.

La invención también hace referencia al empleo de una solución hiladiza de celulosa en un aminóxido terciario acuoso, que presenta menos del 0,20% en masa, en especial menos del 0,05% en masa, referido a la masa de la solución, celulosa de un peso molecular de mínimo de 5x10^{5}, para la fabricación de fibras celulósicas de un título de un máximo de 1 dtex.The invention also refers to the use of a spinning solution of cellulose in an aqueous tertiary aminoxide, which has less than 0.20% by mass, especially less than 0.05% by mass, based on the mass of the solution, cellulose of a weight molecular weight of at least 5x105, for the manufacture of fibers cellulosics of a maximum of 1 dtex title.

Como aminóxido terciario ha dado los mejores resultados el N-metil-morfolina-N-óxido.How tertiary aminoxide has given the best results on N-methyl-morpholine-N-oxide.

La invención produce una fibra celulósica del género Lyocell, que presenta un título en la zona de 1,0 dtex a 0,3 dtex, en especial en la zona de 1,0 dtex y 0,5 dtex y, preferentemente, en la zona de 1,0 dtex y 0,8 dtex. De forma análoga también se pueden fabricar fibras especialmente cortas de una longitud de 1 cm hasta 10 cm.The invention produces a cellulosic fiber of Lyocell genus, which presents a title in the area of 1.0 dtex to 0.3 dtex, especially in the area of 1.0 dtex and 0.5 dtex and, preferably, in the area of 1.0 dtex and 0.8 dtex. Analogously especially short fibers of a length from 1 cm to 10 cm.

En el procedimiento según la invención se pueden emplear como es natural todas las celulosas que presenten una parte suficientemente pequeña de moléculas de celulosa de cadena larga, de modo que éstas, después de la disolución en aminóxido acuoso inmediatamente antes de hilar comportan no más del 0,20% en masa. Las celulosas con una parte mayor de moléculas de cadena larga sólo se pueden emplear una vez que se ha reducido la parte en dichas moléculas lo que, por ejemplo, se puede conseguir por irradiación con haz electrónico.In the process according to the invention you can use naturally all celluloses that have a part small enough of long chain cellulose molecules, so that these, after dissolution in aqueous aminoxide immediately before spinning they behave no more than 0.20% by mass. Celluloses with a larger part of long chain molecules only they can be used once the part in these has been reduced molecules which, for example, can be achieved by irradiation with electronic beam.

A continuación se describe la invención con más detalle.The invention is described below with more detail.

1. Método general para la determinación del perfil del peso molecular de las celulosas.1. General method for determining the profile of the molecular weight of celluloses.

El perfil del peso molecular de una celulosa se puede obtener mediante cromatografía por permeación del gel (GPC), para lo cual en un diagrama se registra la "Fracción de Peso Diferencial" en [%] como ordenada en función del peso molecular [g/mol; representación logarítmica).The molecular weight profile of a cellulose is can be obtained by gel permeation chromatography (GPC), for which a "Fraction of Weight" is recorded in a diagram Differential "in [%] as ordered based on molecular weight [g / mol; logarithmic representation).

La magnitud "Fracción de Peso Diferencial" describe la frecuencia porcentual de la fracción de masa molar.The magnitude "Differential Weight Fraction" describes the percentage frequency of the molar mass fraction.

Para el análisis mediante GPC, la celulosa se disuelve en dimetilacetamida/LiCl y se cromatografía. Se detecta mediante la medición del índice de refracción y la llamada medición "MALLS" - (= Dispersión Multiangular de Luz Lasérica)(Bomba HPLC: Fa. Kontron; colector de muestras: HP 1050, Fa. Hewlett Packard; medio: 9 g LiCl/L DMAC; Detector RI: tipo F511, Fa. ERC; longitud de onda láser: 488 nm; incremento dn/dc: 1,36 ml/g; software de análisis; Astra 3d, versión 4.2, Fa. Wyatt; material columna: 4 unidades columna, 300 mm x 7,5 mm, material de carga: PL Gel 20 \mu - Mezclado - A, Fa. Polymer-Laboratories; concentración de muestras: 1 g/l medio; volumen de inyección: 40 \mul, fluidez: 1 ml/min.For analysis by GPC, cellulose is Dissolve in dimethylacetamide / LiCl and chromatography. It is detected by measuring the refractive index and the so-called measurement "MALLS" - (= Multiangular Dispersion of Laser Light) (Bomb HPLC: Fa. Kontron; sample collector: HP 1050, Fa. Hewlett Packard; medium: 9 g LiCl / L DMAC; RI detector: type F511, Fa. ERC; laser wavelength: 488 nm; dn / dc increase: 1.36 ml / g; analysis software; Astra 3d, version 4.2, Fa. Wyatt; material column: 4 column units, 300 mm x 7.5 mm, load material: PL Gel 20 µ - Mixed - A, Fa. Polymer-Laboratories; sample concentration: 1 g / l medium; injection volume: 40 µl, fluidity: 1 ml / min.

Los aparatos de medición se calibran mediante las medidas de costumbre del técnico.Measuring devices are calibrated using the custom measures of the technician.

La evaluación de la señal se realiza según Zimm, para lo cual la fórmula Zimm se ha de ajustar, dado el caso, en el software de análisis.The signal evaluation is performed according to Zimm, for which the Zimm formula must be adjusted, if necessary, in the analysis software

Para la celulosa Viscokraft LV (fabricante: International Paper) está representado el perfil del peso molecular, a título de ejemplo, en la figura 1a. El diagrama de la fig. 1a muestra que esta celulosa se compone en un gran parte de moléculas de un peso molecular de aprox. 100.000 y que esta celulosa prácticamente no tiene ninguna parte con un peso molecular mayor de 500.000. Una solución de celulosa al 15% de exclusivamente esta celulosa (véase la fabricación más abajo) en un aminóxido acuoso (= masa de hilatura) corresponde a aquella que se emplea según la invención.For Viscokraft LV cellulose (manufacturer: International Paper) weight profile is represented molecular, by way of example, in Figure 1a. The diagram of the fig. 1a shows that this cellulose is composed in a large part of molecules with a molecular weight of approx. 100,000 and that is cellulose  it has virtually no part with a molecular weight greater than 500,000 A 15% cellulose solution of exclusively this cellulose (see manufacturing below) in an aqueous aminoxide (= spinning mass) corresponds to that used according to the invention.

En comparación con ésta, la fig. 1b muestra el perfil del peso molecular de la celulosa Alistaple LD 9.2 (fabricante: Western Pulp). En esta celulosa se sitúa el máximo de la frecuencia de masa molar en aproximadamente 200.000, y el diagrama muestra, además, que esta celulosa tiene una parte mayor (aprox. 25%) de moléculas de un peso molecular mayor de 500.000. Una masa de hilatura que contiene exclusivamente una celulosa de esta clase con el 15% en masa, tiene aproximadamente el 4% (referido a la masa de la solución; sin tener en cuenta la merma durante la fabricación de la solución) de moléculas de celulosa de un peso molecular mayor de 500.000 y, de este modo, no corresponde a aquella que se emplea según la invención.In comparison with this, fig. 1b shows the Alistaple LD 9.2 cellulose molecular weight profile (manufacturer: Western Pulp). In this cellulose the maximum of the frequency of molar mass at approximately 200,000, and the diagram also shows that this cellulose has a greater part (approx. 25%) of molecules with a molecular weight greater than 500,000. A spinning mass containing exclusively a cellulose of this class with 15% by mass, has approximately 4% (referred to the mass of the solution; regardless of the decrease during the manufacture of the solution) of cellulose molecules of a molecular weight greater than 500,000 and, thus, does not correspond to that used according to the invention.

2. Influencia de la irradiación en el perfil del peso molecular2. Influence of irradiation on the weight profile molecular

Para demostrar la influencia favorable de la irradiación en el perfil del peso molecular, se irradió la misma celulosa Alistaple LD 9.2 en un aparato de aceleración de electrones de 500 kV con una dosis de radiación de 20 kGy (gas inerte: mezcla de CO_{2} y N_{2}; temperatura: 25ºC). Por la influencia de la irradiación se pudo reducir drásticamente la parte de moléculas de cadena larga y, en realidad, en una zona que permitía la fabricación de soluciones de celulosa según la invención.To demonstrate the favorable influence of the irradiation in the molecular weight profile, it was irradiated Alistaple LD 9.2 cellulose in an acceleration apparatus 500 kV electrons with a radiation dose of 20 kGy (gas inert: mixture of CO2 and N2; temperature: 25ºC). By irradiation influence could be drastically reduced the part of long chain molecules and, actually, in an area that allowed the manufacture of cellulose solutions according to the invention.

3. Fabricación de la solución de celulosa3. Manufacture of cellulose solution

La celulosa triturada se suspende en NMMO acuoso al 50%, se lleva a una amasadora (tipo: IKA-Laborkneter (amasadora de laboratorio) HKD-T; fabricante: IKA-Labortechnik) y se deja impregnar durante una hora. A continuación, se evapora el agua por calentamiento de la amasadora mediante un medio de calefacción temperado a 130ºC y mediante reducción de la presión, hasta que la celulosa se haya disuelto.Crushed cellulose is suspended in aqueous NMMO at 50%, it takes a mixer (type: IKA-Laborkneter (laboratory mixer) HKD-T; maker: IKA-Labortechnik) and allowed to impregnate during a time. The water is then evaporated by heating the kneader by means of a heating medium heated to 130ºC and by reducing the pressure, until the cellulose has dissolved.

4. Hilado de la solución y determinación de la velocidad de desarrollo máxima4. Solution spinning and speed determination maximum development

Como aparato de hilar se emplea un aparato de índice de fusión de la empresa Davenport, usual en la transformación de los plásticos. Este aparato de compone de un cilindro de acero calefaccionable, con regulación de la temperatura, el cual se rellena con la masa de hilatura. Mediante un émbolo que se carga con una pesa, se extruye la masa de hilatura a través de la hilera colocada en la parte inferior del cilindro de acero, que presenta (la hilera) un agujero de un diámetro de 100 \mum.A spinning device is used as a spinning device merger index of the company Davenport, usual in the Plastics transformation. This device consists of a Heated steel cylinder, with temperature regulation, which is filled with the spinning dough. Through a plunger that it is loaded with a weight, the spinning mass is extruded through the row placed at the bottom of the steel cylinder, which it presents (the row) a hole with a diameter of 100 µm.

Para los ensayos se extruye la masa de hilatura colocada en el aparato de hilar (contenido en celulosa: 15%) a través del agujero y se conduce por una rendija de aire con una longitud de 3 cm a un baño de precipitación acuoso, desviada, llevada por un rodillo previsto detrás del baño de precipitación y, estirada. La cantidad de producción a través de la hilera es de 0,030 g/min. La temperatura de hilatura es de 80ºC a 120ºC.For the tests the spinning mass is extruded placed in the spinning apparatus (cellulose content: 15%) a through the hole and is conducted through an air gap with a length of 3 cm to an aqueous precipitation bath, diverted, carried by a roller provided behind the precipitation bath and, stretched out The amount of production through the row is 0.030 g / min The spinning temperature is from 80 ° C to 120 ° C.

Para la simulación del comportamiento de hilatura se toma el título mínimo de hilado. Para ello se calcula la velocidad de desarrollo máxima (m/min). Con este fin, se aumenta la velocidad de desarrollo hasta que el hilo se rompa. Esta velocidad se anota y se tiene en cuenta para el cálculo del título según la fórmula que más abajo se indica. Cuanto mayor sea este valor tanto mejor es el comportamiento de la hilatura y tanto más fina es la fibra obtenida.For the simulation of spinning behavior the minimum spinning title is taken. For this, the maximum development speed (m / min). To this end, the development speed until the thread breaks. This speed is recorded and taken into account for the calculation of the title according to the formula indicated below. The higher this value is so much the spinning behavior is better and the finer the fiber obtained.

El título que se obtiene a la velocidad de desarrollo máxima se calcula con la fórmula general siguiente:The title obtained at the speed of Maximum development is calculated with the following general formula:

\text{Título} \ (dtex)= \frac{1,21 \ x \ K \ x \ A \ x \ 100}{G \ x \ L}\ text {Title} \ (dtex) = \ frac {1.21 \ x \ K \ x \ A \ x \ 100} {G \ x \ L}

siendo K la concentración de celulosa en % en masa, A la cantidad de producción en g/minuto, G la velocidad de desarrollo en m/minuto y L el número de agujeros de la hilera. Para los ejemplos que aparecen a continuación, la concentración de celulosa es el 15%, A = 0,030 g/minuto y L = 1.where K is the cellulose concentration in% in mass, At the amount of production in g / minute, G the speed of development in m / minute and L the number of holes in the row. For the examples that appear below the concentration of Cellulose is 15%, A = 0.030 g / minute and L = one.

5. Ajuste de la humedad del aire en la rendija de aire5. Adjusting the humidity of the air in the slit of air

Para el ajuste de la humedad del aire en la rendija de aire se enfría aire sobresaturado con vapor de agua mediante un dispositivo con termostato, se ajusta a la humedad correspondiente y se sopla en la rendija de aire, en ángulo recto y en toda la longitud del filamento.For air humidity adjustment in the air slit cools supersaturated air with water vapor by means of a device with thermostat, it adjusts to the humidity corresponding and blow in the air slit, at right angles and in the entire length of the filament.

Ejemplos comparativosComparative examples

Según los sistemas de trabajo arriba descritos se fabricó una masa de hilatura con la celulosa (no irradiada) Alistaple LD 9.2 (fabricante: Western Pulp), cuyo perfil del peso molecular está representado en la fig. 1b, se hiló en la rendija de aire a diversas temperaturas y después, se determinó la velocidad de desarrollo máxima o bien, el título mínimo hiladizo. Los resultados se indican en la tabla 1.According to the work systems described above, made a spinning mass with cellulose (not irradiated) Alistaple LD 9.2 (manufacturer: Western Pulp), whose weight profile molecular is represented in fig. 1b, spun into the slit of air at various temperatures and then the speed of  maximum development or, the minimum hilarious title. The results they are indicated in table 1.

En la tabla 1 y en las tablas siguientes "Temp." significa la temperatura en ºC, "Humedad" la humedad del aire en la rendija de aire en g de agua/kg de aire y "Velocidad de desarrollo máxima" la velocidad de desarrollo máxima en m/minuto. El título se calculó según la fórmula anterior y se aplica la unidad dtex.In table 1 and in the following tables "Temp." means the temperature in ºC, "humidity" the air humidity in the air gap in g of water / kg of air and "Maximum development speed" development speed Maximum in m / minute. The title was calculated according to the previous formula and the dtex unit is applied.

TABLA 1TABLE 1

1one

Los resultados representados en la tabla 1 muestran la relación de que la velocidad de desarrollo máxima aumenta y el título mínimo disminuye al aumentar la humedad en la rendija de aire. Esto significa que al aumentar la humedad se puede hilar un hilo de título más pequeño. Sin embargo, las fibras de un título menor que 1 dtex sólo de pueden hilar con dificultad y fabricar con una humedad extraordinariamente alta.The results represented in table 1 show the relationship that the maximum development speed increases and the minimum titer decreases with increasing humidity in the air slit This means that by increasing the humidity you can spin a thread of smaller title. However, the fibers of a title less than 1 dtex can only spin with difficulty and manufacture with extraordinarily high humidity.

Ejemplos según la invenciónExamples according to the invention

Según los sistemas de trabajo arriba descritos se fabricó una masa de hilatura con la celulosa (no irradiada) Viscokraft LV (fabricante: International Paper Corp.) cuyo perfil de peso molecular está representado en la fig. 1a y se hiló en la rendija de aire a diversas temperaturas y humedades y después, se determinó la velocidad de desarrollo máxima o bien, el título mínimo hiladizo. Los resultados se indican en la tabla 2.According to the work systems described above, made a spinning mass with cellulose (not irradiated) Viscokraft LV (manufacturer: International Paper Corp.) whose profile of molecular weight is represented in fig. 1st and spun on the air gap at various temperatures and humidity and then determined the maximum development speed or the minimum title hilarious The results are indicated in table 2.

TABLA 2TABLE 2

2two

Los resultados representados en la tabla 2 muestran la relación según la invención de que al emplear la masa de hilatura según la invención se puede aumentar la velocidad de desarrollo máxima si se reduce la humedad en la rendija de aire. De esta manera es posible fabricar fibras más finas. Además se logra fabricar fibras de un título de hasta 0,3 dtex.The results represented in table 2 show the relationship according to the invention that when using the dough of spinning according to the invention the speed of maximum development if the humidity in the air gap is reduced. From This way it is possible to manufacture finer fibers. It is also achieved manufacture fibers with a title of up to 0.3 dtex.

Similares buenos resultados también se pudieron obtener con la celulosa irradiada, más arriba citada, Alistaple LD 9.2.Similar good results could also obtain with irradiated cellulose, above, Alistaple LD 9.2.

6. Comportamiento a la hilatura de soluciones de celulosa con partes variables de moléculas de cadena larga6. Spinning behavior of cellulose solutions with variable parts of long chain molecules

Según el sistema de trabajo arriba descrito se fabricó una masa de hilatura del 15% en masa de una mezcla del 30% de Alistaple LD 9.2 y 70% de Viscokraft LV. La mezcla celulósica presentaba inmediatamente antes de la hilatura una distribución del peso molecular como en la fig. 1c. La masa de hilatura se hiló a una temperatura de 120ºC a diversas humedades en la rendija de aire. El resultado de estos ensayos se indica en la siguiente tabla 3:According to the work system described above, made a 15% mass by mass of a 30% mixture of Alistaple LD 9.2 and 70% of Viscokraft LV. The cellulosic mixture had a distribution of the distribution immediately before spinning molecular weight as in fig. 1 C. The spinning mass was spun at a temperature of 120 ° C at various humidities in the air gap. The result of these tests is indicated in the following table 3:

TABLA 3TABLE 3

33

De forma evidente se aprecia en la tabla 3 que a diferencia de una masa de hilatura con el 15% de celulosa Viscokraft no hay un empeoramiento del título mínimo que se puede conseguir al aumentar la temperatura en la rendija de aire, sino que, incluso, se puede obtener una ligera mejora. Sin embargo, en comparación con una masa de hilatura con el 15% de celulosa Alistaple se pueden alcanzar, como se ve, títulos más pequeños.Obviously it can be seen in Table 3 that difference of a spinning mass with 15% cellulose Viscokraft there is no worsening of the minimum title that can be get by increasing the temperature in the air gap but that even a slight improvement can be obtained. However, in comparison with a spinning mass with 15% cellulose Alistaple can be achieved, as seen, smaller titles.

La fig. 2 muestra el comportamiento a la hilatura de soluciones de celulosa con partes variables de moléculas de cadena larga, para lo cual se representa en la ordenada el título mínimo (dtex) y en la abcisa la concentración de la solución de celulosa correspondiente en moléculas de celulosa de un peso molecular de al menos 500.000. Las concentraciones se determinan inmediatamente antes de la hilatura.Fig. 2 shows spinning behavior of cellulose solutions with variable parts of molecules of long chain, for which the title is represented in the ordinate minimum (dtex) and in the abscissa the concentration of the solution of corresponding cellulose in cellulose molecules of a weight molecular of at least 500,000. The concentrations are determined immediately before spinning.

La parte de moléculas de cadena larga se ajustó mezclando las correspondientes cantidades de Alistaple LD 9.2 y Viscokraft LV. La concentración en celulosa de la mezcla fue en todos los casos del 15% en masa.The part of long chain molecules was adjusted mixing the corresponding amounts of Alistaple LD 9.2 and Viscokraft LV. The cellulose concentration of the mixture was in All cases 15% by mass.

El comportamiento a la hilatura se determinó para cada solución de celulosa para una humedad en la rendija de aire de 30 g H_{2}O (curva "a") como también para 0 g H_{2}O (seco) (recta "b").Spinning behavior was determined to each cellulose solution for moisture in the air gap of 30 g H 2 O (curve "a") as well as for 0 g H 2 O (dry) (straight "b").

De la figura 2 se puede deducir:From figure 2 it can be deduced:

--
que existe una relación entre la hilabilidad y la concentración de moléculas de cadena larga;that there is a relationship between hilability and the concentration of molecules of long chain;

--
que en el caso de aire seco en la rendija de aire (recta "b") la hilabilidad, aproximadamente lineal, siempre resulta mejor si disminuye la concentración de moléculas de cadena larga;that in the case of dry air in the air gap (straight "b") hilability, approximately linear, it is always better if the concentration of long chain molecules;

--
que en el caso de aire húmedo en la rendija de aire (curva "a") la hilabilidad al principio siempre resulta mejor al disminuir la concentración de moléculas de cadena larga, sin embargo, disminuye de nuevo a partir de una concentración de aprox. el 0,25% en masa, siendo especialmente significativo este empeoramiento a partir del 0,05% en masa.that in the case of moist air in the air slit (curve "a") spinning at the beginning it is always better when the concentration of long chain molecules, however, decreases again from of a concentration of approx. 0.25% by mass, being especially significant this worsening from 0.05% in mass.

La figura 2 muestra que para la fabricación de microfibras deberán tenerse en cuenta dos magnitudes críticas:Figure 2 shows that for the manufacture of Microfibers should take into account two critical quantities:

--
la concentración en moléculas de celulosa de un peso molecular de mínimo 5x10^{5}, ythe concentration in cellulose molecules of a molecular weight of at least 5x105, Y

--
el contenido en humedad del aire en la rendija de aire.the content in air humidity in the air gap.

Claims (4)

1. Procedimiento para la fabricación de fibras celulósicas a cuyo efecto se disuelve la celulosa en un aminóxido terciario acuoso en forma de una solución hiladiza, esta solución se hila en filamentos utilizando una hilera, y los filamentos se introducen en un baño de precipitación a través de una rendija de aire y con estiraje, para precipitar la celulosa disuelta,1. Procedure for the manufacture of fibers cellulosics for which cellulose dissolves in an aminoxide aqueous tertiary in the form of a spinning solution, this solution it is spun in filaments using a row, and the filaments are enter a precipitation bath through a slit of air and with stretching, to precipitate the dissolved cellulose, caracterizado porque characterized because
--
para hilar se emplea una solución, que presenta menos del 0,20% en masa, en especial, menos del 0,05% en masa, referido a la masa de la solución, celulosa de un peso molecular de mínimo 5x10^{5}, yto spin it is used a solution, which has less than 0.20% by mass, especially less than 0.05% by mass, based on the mass of the solution, cellulose  of a molecular weight of at least 5x105, and
--
el aire en la rendija de aire presenta un contenido en humedad menor de 5 g de agua/kg de aire.the air in the air gap has a moisture content of less than 5 g of water / kg of air
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los filamentos se soplan con aire, inmediatamente después de que han abandonado la hilera, y porque este aire presenta un contenido en humedad menor de 5 g de agua/kg de aire.2. Method according to claim 1, characterized in that the filaments are blown with air, immediately after they have left the row, and because this air has a moisture content of less than 5 g of water / kg of air. 3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque como aminóxido terciario se emplea N-metil-morfolina-N-óxido.3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that N-methyl-morpholine-N-oxide is used as the tertiary aminoxide. 4. Empleo de una solución hiladiza de celulosa en un aminóxido terciario acuoso, que presenta menos del 0,20% en masa, en especial menos del 0,05% en masa, referido a la masa de la solución, celulosa de un peso molecular de mínimo 5x10^{5}, para la fabricación de fibras celulósicas de un título de máximo 1 dtex.4. Use of a spinning cellulose solution in an aqueous tertiary aminoxide, which has less than 0.20% in mass, especially less than 0.05% by mass, based on the mass of the solution, cellulose of a molecular weight of at least 5x105, for the manufacture of cellulosic fibers of a maximum 1 title dtex
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